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页数:144

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出版时间:2008-8

价格:14.00元

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isbn号码:9787030185594

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经典编程范式：探索计算机科学的基石 图书名称：经典编程范式：探索计算机科学的基石 图书简介 前言：穿越时空的编程智慧 在计算机科学的浩瀚星河中，存在着一些如同灯塔般指引方向的经典范式。它们不仅定义了早期计算的形态，更塑造了我们今日理解和构建软件的思维方式。本书《经典编程范式：探索计算机科学的基石》，并非聚焦于某一特定语言的语法细节，而是旨在深入剖析支撑现代编程世界运行的底层逻辑和设计哲学。我们将带领读者重返计算理论的发源地，审视那些跨越了语言更迭、至今仍影响着高效能系统和复杂算法设计的核心思想。 本书的撰写，基于对计算历史的深刻洞察，旨在为那些渴望超越“代码实现”层面，触及“计算本质”的开发者、研究人员和计算机科学专业的学生提供一份坚实的理论地图。我们相信，掌握了这些经典范式，才能在面对未来任何新兴技术时，保持清晰的分析框架和灵活的应变能力。 --- 第一部分：计算的起源与理论基础 本部分将奠定我们探索之旅的理论基石，回顾驱动现代计算机的抽象模型。 第一章：图灵机与可计算性 图灵机模型是理解所有现代计算机的理论起点。本章将详细阐述图灵机的结构、工作原理及其与“算法”概念的内在联系。我们不仅会讨论停机问题的不可解性及其深远影响，还会探讨它如何设定了我们对“问题是否可解”的边界认知。理解图灵机，是理解任何高级编程语言执行模型的关键前提。我们将侧重于如何将实际问题映射到图灵机的工作状态和转移函数上，从而培养抽象建模的能力。 第二章：Lambda演算：函数的纯粹表达 与图灵机并行发展的是Lambda演算，它构成了函数式编程的理论核心。本章将深入探讨其核心概念：变量、抽象（函数定义）和应用（函数调用）。我们将详细分析$alpha$ 归约、$eta$ 归约和$eta$ 规约的规则，并通过组合子（如S、K、I组合子）来展示如何仅用函数组合来构建复杂逻辑，而无需依赖副作用或状态改变。Lambda演算不仅是理论工具，更是理解惰性求值、高阶函数和类型推断的底层逻辑。 第三章：冯·诺依曼架构的深刻影响 虽然本书不侧重硬件，但理解冯·诺依曼架构的“存储程序”概念对于理解命令式编程至关重要。本章将剖析指令集、内存寻址和CPU执行周期的交互。我们将分析这种架构如何自然地催生了顺序执行、基于地址的内存操作，以及这种设计哲学在早期编程语言（如汇编和早期的结构化语言）中留下的烙印。我们将着重探讨指令级并行性（ILP）的早期尝试及其局限性。 --- 第二部分：核心编程范式深度解析 本部分是本书的主体，专注于剖析那些构成现代软件工程支柱的三大核心范式。 第四章：命令式编程的演进与控制流 命令式编程是实践中最常见的范式，其核心在于通过改变程序状态来达到目标。本章将追溯从早期FORTRAN到Pascal的发展轨迹。我们将重点分析结构化编程的诞生——如何用顺序、选择（if/else）和循环（while/for）取代了早期的GOTO语句。更重要的是，本章将探讨过程抽象（子程序/函数）是如何在维护状态变化的同时，提供模块化能力的。我们会通过分析状态管理和副作用的控制，来揭示命令式代码的可维护性挑战。 第五章：函数式编程：不变性与高阶思维 本章将全面展开函数式编程（FP）的世界。我们将区分纯函数式编程和混合范式。核心讨论将围绕： 1. 不可变性（Immutability）：为何数据一旦创建便不可更改是FP的基石，以及它如何简化并发编程。 2. 高阶函数：深入理解Map, Filter, Reduce等在抽象算法模式中的威力。 3. 闭包与柯里化：如何在运行时动态地创建和定制函数。 我们将探讨FP如何通过范式驱动来减少错误，并着重分析惰性求值（Lazy Evaluation）在资源管理和无限数据结构处理中的优势。 第六章：面向对象范式：封装、继承与多态 面向对象编程（OOP）是描述真实世界复杂性的强大工具。本章将系统梳理OOP的四大支柱： 1. 封装（Encapsulation）：信息隐藏如何保护内部状态的完整性。 2. 继承（Inheritance）：代码重用与“is-a”关系的建模，以及Liskov替换原则的必要性。 3. 多态（Polymorphism）：通过接口和消息传递实现行为的动态绑定。 4. 设计模式的起源：分析Gang of Four（GoF）设计模式，如何将这些范式思想固化为可复用的解决方案。 我们将特别关注在多重继承与接口/抽象类设计中，如何平衡灵活性和复杂性。 --- 第三部分：范式间的交汇与应用 经典范式的力量并非孤立存在，它们的融合是现代软件系统高效运行的关键。 第七章：并发与并行性的范式差异 现代计算的挑战在于多核处理器和分布式系统。本章将对比不同范式处理并发的方式： 命令式/OOP的挑战：通过锁、信号量等机制管理共享状态的困难（死锁、竞态条件）。 函数式的优势：利用不可变性天然地避免了共享状态的竞争问题。 Actor模型与消息传递：作为一种结合了并发和封装的混合范式，它如何提供更健壮的隔离。 第八章：元编程与反射机制 本章探讨程序如何检查和修改自身的能力。我们将研究早期的宏系统（如Lisp）与现代语言中的反射（Reflection）机制。元编程能力如何允许开发者在编译时或运行时生成代码，从而实现高度通用的框架和DSL（领域特定语言）的构建，是连接理论抽象与实际工程实现的桥梁。 第九章：从范式选择到架构设计 本书的最终目标是将理论应用于实践。本章将指导读者如何根据项目需求（如性能敏感度、可维护性要求、领域复杂度）来评估和选择最合适的编程范式。我们将讨论如何构建一个多范式系统，例如在性能热点使用命令式优化，而在业务逻辑层采用函数式不变性，以及如何用OOP的结构来组织大型代码库。 --- 结语：永恒的工具箱 经典编程范式是计算机科学的“欧几里得几何”。它们提供了清晰、可验证的思维工具。掌握这些范式，意味着你拥有了一套不会随着下一代语言的出现而过时的核心能力。本书旨在为你提供这个工具箱，鼓励你在未来的编程实践中，灵活地运用这些基石，去解决任何前所未见的计算难题。

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这本关于C语言编程的教材，确实在基础概念的阐述上做得相当扎实，尤其对于初学者来说，非常友好。我记得书中对指针的讲解，不是简单地罗列语法，而是通过非常形象的比喻，比如将内存地址比作房子的门牌号，一下子就让抽象的概念变得具可感。作者在介绍完基本数据类型和控制结构后，并没有急于深入复杂的算法，而是花了相当篇幅讲解标准库函数的使用，这对于想快速上手写出像样程序的读者来说，简直是福音。此外，书中配套的练习题设计得非常有层次感，从最简单的输入输出，到逐步复杂的结构体操作，都能让你在实践中巩固理论知识。我尤其欣赏它在代码风格上的引导，强调清晰、可读性强的代码，这对培养良好的编程习惯至关重要。虽然有些高级主题（比如内存管理的高级技巧）的介绍略显简略，但作为入门或巩固基础的首选读物，它的价值是毋庸置疑的。整体而言，它成功架起了一座从理论到实践的稳固桥梁，让人在学习过程中信心倍增。

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这本书的排版和视觉设计也为学习过程增色不少。不像有些技术书籍密密麻麻的文字堆砌，它的图表使用非常得当，尤其是在解释数据结构和算法逻辑时，那些清晰的流程图和结构示意图，大大减少了理解的难度。我记得初次接触递归概念时，光看文字描述总是有些云里雾里，但书中那个关于汉诺塔问题的图形化解构步骤，简直是茅塞顿开。此外，示例代码的格式化做得非常规范，缩进和注释的密度恰到好处，既保证了代码的可读性，又不会因为过多的冗余信息而分散注意力。这种对细节的关注，体现了编者对教学质量的认真态度。它没有采用那种浮夸的“速成”口号，而是脚踏实地地引导读者一步步深入，这种务实的态度，反而更能赢得长期学习者的信赖。如果你是一个注重学习工具的易用性和界面友好性的读者，这本书绝对不会让你失望。

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我个人感觉，这本书的价值很大一部分体现在它对“为什么”的解释上，而不仅仅是“怎么做”。很多教程告诉你某个语法是这样用的，但很少深入探讨它背后的历史原因或者相比其他语言的优劣。这本书在介绍C语言的特性时，经常会穿插一些历史背景，比如它如何从早期的B语言演变而来，以及为什么它保留了那么多接近硬件的特性。这种深层次的剖析，让学习者不仅仅停留在操作层面，更能理解这门语言的设计哲学。例如，在讲解宏定义时，它详细对比了宏和内联函数的区别和潜在陷阱，并给出了明确的建议使用场景。这种批判性思维的培养，是比记住多少API更重要的能力。当然，作为一本面向实训的教程，它也紧密结合了实际项目需求，比如如何使用标准C库进行简单的系统调用或数据处理，使得所学知识能快速转化为实际生产力，而不是停留在纸面上。

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阅读体验上，这本书的行文风格带着一种沉稳而老练的工程师气质，不像有些教程那样过度卖弄技巧或者故作高深。它更像是一位经验丰富的导师，不厌其烦地为你扫清每一个知识盲点。我发现它在处理异常流程和边界条件时的态度非常严谨，这在后续的系统编程或嵌入式开发中显得尤为重要。比如，它在讲解文件I/O时，对文件打开失败、读写错误等情况的处理逻辑分析得非常透彻，而不是简单地写一个成功的例子就草草收场。书中对于模块化编程思想的渗透也是润物细无声的，从一开始的函数封装，到后面的模块划分建议，都在潜移默化地塑造读者的工程思维。唯一让我感到略有遗憾的是，在某些底层机制的剖析上，比如编译器的具体优化策略或者汇编层面的交互，篇幅略显不足，这对于追求极致性能的读者来说，可能需要查阅其他更偏底层的资料来补充。但撇开这一点不谈，它在构建一个健壮的C语言知识体系方面，无疑是十分成功的。

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这本书的难度曲线控制得非常平滑，让人感觉学习过程是持续进步而非断崖式的挑战。它巧妙地将理论知识融入到一系列相互关联的实训项目中。我发现自己不是在孤立地学习循环或数组，而是在一个需要处理学生信息或小型库存管理系统的上下文中去应用它们。这种情境化的学习方式极大地提高了学习的参与感和记忆的牢固程度。最令我印象深刻的是，书中关于内存管理部分的讲解，它没有回避C语言最令人头疼的动态内存分配和释放问题，而是用一个贯穿始终的小型项目，逐步引导读者手动管理内存，从而深刻体会到`malloc`和`free`的配对重要性，以及内存泄漏的危害。这种“做中学，学中做”的模式，是这本教材最核心的竞争力所在。对于那些厌倦了纯理论灌输，渴望通过动手实践来掌握编程精髓的读者来说，这本书无疑是一份非常称职的向导。

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